本發(fā)明涉及箱式變電站，具體為一種預(yù)裝式智能化箱式變電站。

背景技術(shù)：

1、智能化箱式變電站，又叫預(yù)裝式變電所或預(yù)裝式變電站，是一種高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置，按一定接線方案排成一體的工廠預(yù)制戶內(nèi)、戶外緊湊式配電設(shè)備，即將變壓器降壓、低壓配電等功能有機(jī)地組合在一起，安裝在一個(gè)防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)箱，特別適用于城網(wǎng)建設(shè)與改造，是繼土建變電站之后崛起的一種嶄新的變電站；箱式變電站適用于礦山、工廠企業(yè)、油氣田和風(fēng)力發(fā)電站，它替代了原有的土建配電房、配電站，并且具有一定的邊緣計(jì)算能力為變電站的健康運(yùn)行起到保駕護(hù)航的作用。

2、目前，傳統(tǒng)的箱式變電站的結(jié)構(gòu)大多按照靜態(tài)載荷設(shè)計(jì)或設(shè)置振動(dòng)的預(yù)警機(jī)制，因此當(dāng)變電站碰到地震或強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境下，變壓器、開關(guān)柜等重型設(shè)備的剛性固定易導(dǎo)致連接部件疲勞斷裂，僅通過預(yù)警機(jī)制進(jìn)行預(yù)警缺乏了主動(dòng)防護(hù)；并且現(xiàn)有的箱式變電站的負(fù)荷優(yōu)化策略未結(jié)合實(shí)時(shí)電價(jià)、負(fù)荷預(yù)測動(dòng)態(tài)調(diào)整，節(jié)能效果有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種預(yù)裝式智能化箱式變電站，用于解決上述的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種預(yù)裝式智能化箱式變電站，包括變電站主體和邊緣控制系統(tǒng)。

3、變電站主體包括變電站主框架，變電站主框架的下端設(shè)置有底部基層，底部基層部署有抗震模塊，抗震模塊包括位于底層的橡膠隔震層和內(nèi)部安裝的液壓阻尼組件；

4、變電站主框架的上端安裝有頂蓋，頂蓋下表面的一側(cè)開設(shè)有風(fēng)道，頂蓋的內(nèi)壁安裝有電動(dòng)風(fēng)泵，電動(dòng)風(fēng)泵的輸入端連接有過濾風(fēng)嘴，過濾風(fēng)嘴與風(fēng)道連通，電動(dòng)風(fēng)泵的輸出端連接有分流風(fēng)管，變電站主框架的各艙室均設(shè)置有多個(gè)換熱管，并且變電站主框架的下表面安裝有排風(fēng)管，換熱管的兩端分別貫穿變電站主框架的兩端并分別與分流風(fēng)管和排風(fēng)管連接，排風(fēng)管的各端口均貫穿變電站主框架的側(cè)面，并在排風(fēng)管的各端口安裝有防塵排風(fēng)口；

5、變電站主框架的一個(gè)側(cè)面鉸接有設(shè)備門，并且變電站主框架的其余側(cè)面均安裝有可拆卸擋板，并且設(shè)備門和可拆卸擋板的表面設(shè)置有智能百葉窗。

6、邊緣控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集層、主動(dòng)抗震控制模塊、動(dòng)態(tài)負(fù)荷優(yōu)化模塊、執(zhí)行聯(lián)動(dòng)層和數(shù)據(jù)鏈接模塊。

7、數(shù)據(jù)采集層包括在變電站主體內(nèi)部署的數(shù)據(jù)傳感器組，邊緣控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳感器組進(jìn)行數(shù)據(jù)采集得到抗震數(shù)據(jù)、節(jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并且將抗震數(shù)據(jù)和節(jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)輸送至數(shù)據(jù)鏈接模塊；

8、抗震數(shù)據(jù)包括振動(dòng)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和阻尼器性能數(shù)據(jù)；節(jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)包括負(fù)荷數(shù)據(jù)、電價(jià)數(shù)據(jù)。

9、主動(dòng)抗震控制模塊，用于接收數(shù)據(jù)鏈接模塊傳輸?shù)目拐饠?shù)據(jù)，將抗震數(shù)據(jù)輸入主動(dòng)抗震觸發(fā)機(jī)制，當(dāng)主動(dòng)抗震觸發(fā)機(jī)制生成主動(dòng)抗震信號時(shí)，對抗震數(shù)據(jù)進(jìn)行抗震分析得到主動(dòng)抗震預(yù)案，并且將主動(dòng)抗震預(yù)案輸送至執(zhí)行聯(lián)動(dòng)層，

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，主動(dòng)抗震觸發(fā)機(jī)制，具體為：

11、根據(jù)抗震數(shù)據(jù)得到變電站的的振動(dòng)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)據(jù)，基于振動(dòng)數(shù)據(jù)并按照預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔持續(xù)獲取最新的振動(dòng)加速度峰值，獲取預(yù)設(shè)分析時(shí)間段內(nèi)對應(yīng)的多個(gè)振動(dòng)加速度峰值，將各振動(dòng)加速度峰值進(jìn)行計(jì)算求得振動(dòng)加速度平均值，并記為zg；獲取預(yù)先設(shè)定的振動(dòng)加速度分級閾值zg1、zg2、zg3；將當(dāng)前變電站對應(yīng)的振動(dòng)加速度均值與各振動(dòng)加速分級閾值進(jìn)行對比得到振動(dòng)特征等級；

12、當(dāng)zg≤zg1時(shí)，生成對應(yīng)的振動(dòng)特征等級為正常；當(dāng)zg1＜zg≤zg2時(shí)，生成對應(yīng)的振動(dòng)特征等級為注意；當(dāng)zg2＜zg≤zg3時(shí)，生成對應(yīng)的振動(dòng)特征等級為預(yù)警；當(dāng)zg＞zg3時(shí)，生成對應(yīng)的振動(dòng)特征等級為危險(xiǎn)。

13、根據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)據(jù)得到各關(guān)鍵連接部件對應(yīng)的應(yīng)力值，根據(jù)各關(guān)鍵連接部件對應(yīng)分析時(shí)間段內(nèi)的多個(gè)應(yīng)力值得到應(yīng)力波動(dòng)范圍，基于應(yīng)力波動(dòng)范圍得到應(yīng)力幅值；基于雨流計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)得到分析時(shí)間段的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)和循環(huán)的實(shí)際作用次數(shù)，利用線性疲勞累計(jì)損傷理論的公式計(jì)算得到循環(huán)總損傷s；其中，ki表示為第i種循環(huán)的實(shí)際作用次數(shù)；mi表示為第i種循環(huán)對應(yīng)的材料疲勞壽命；h和h均為材料常數(shù)，δαi表示為第i種循環(huán)對應(yīng)的應(yīng)力幅值；將各關(guān)鍵連接部件對應(yīng)分析時(shí)間段的循環(huán)總損傷與預(yù)設(shè)的時(shí)段總損傷閾值進(jìn)行對比，將循環(huán)總損傷大于時(shí)段總損傷閾值時(shí)，將對應(yīng)關(guān)鍵連接部件標(biāo)記為損傷異常部件，獲取損傷異常部件的占比得到損傷占比值，根據(jù)損傷占比值，獲取預(yù)先設(shè)定的多個(gè)損傷異常占比分級閾值s1、s2、s3；將當(dāng)前變電站對應(yīng)的損傷異常占比值與各損傷異常占比分級閾值進(jìn)行對比得到損傷特征等級；

14、當(dāng)s≤s1時(shí)，生成對應(yīng)的損傷特征等級為正常；當(dāng)s1＜s≤s2時(shí)，生成對應(yīng)的損傷特征等級為注意；當(dāng)s2＜s≤s3時(shí)，生成對應(yīng)的損傷特征等級為預(yù)警；當(dāng)s＞s3時(shí)，生成對應(yīng)的損傷特征等級為危險(xiǎn)。

15、將振動(dòng)特征等級和損傷特征等級對應(yīng)的等級信息正常、注意、預(yù)警和危險(xiǎn)設(shè)定對應(yīng)的觸發(fā)等級為一級、二級、三級和四級；對變電站當(dāng)前對應(yīng)的振動(dòng)特征等級和損傷特征等級進(jìn)行識別，當(dāng)振動(dòng)特征等級和損傷特征等級對應(yīng)的觸發(fā)等級相同時(shí)，對觸發(fā)等級進(jìn)行識別，當(dāng)觸發(fā)等級為一級時(shí)，判定為正常；當(dāng)觸發(fā)等級大于一級時(shí)，生成主動(dòng)抗震信號；

16、當(dāng)振動(dòng)特征等級和損傷特征等級對應(yīng)的觸發(fā)等級不同時(shí)，通過比較器將兩個(gè)觸發(fā)等級進(jìn)行對比，取最大的觸發(fā)等級為判定等級，同理，當(dāng)判定等級大于一級時(shí)，生成主動(dòng)抗震信號。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對抗震數(shù)據(jù)進(jìn)行抗震分析，其具體分析步驟為：

18、獲取抗震數(shù)據(jù)對應(yīng)的主動(dòng)抗震信號，并且對主動(dòng)抗震信號進(jìn)行識別，當(dāng)主動(dòng)抗震信號對應(yīng)的觸發(fā)等級為二級時(shí)，生成抗震模塊預(yù)啟動(dòng)指令，進(jìn)行減震裝置預(yù)調(diào)節(jié)指令；

19、當(dāng)主動(dòng)抗震信號對應(yīng)的觸發(fā)等級為三級時(shí)，生成抗震模塊啟動(dòng)指令，當(dāng)檢測到抗震模塊啟動(dòng)指令時(shí)，對抗震數(shù)據(jù)進(jìn)行阻尼調(diào)節(jié)分析得到減震裝置調(diào)節(jié)指令；

20、對抗震數(shù)據(jù)進(jìn)行阻尼調(diào)節(jié)分析，具體分析為：基于抗震數(shù)據(jù)得到振動(dòng)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)據(jù)和阻尼性能數(shù)據(jù)；對振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行識別得到振動(dòng)主導(dǎo)頻率、振動(dòng)信號和振動(dòng)位移信號；將振動(dòng)主導(dǎo)頻率與數(shù)據(jù)庫中預(yù)先存儲的結(jié)構(gòu)固有頻率進(jìn)行比值計(jì)算得到頻率比值；通過計(jì)算振動(dòng)信號在時(shí)間域內(nèi)的均方根值得到加速度有效值；將轉(zhuǎn)動(dòng)位移信號對應(yīng)的最大值與最小值進(jìn)行差值計(jì)算得到位移峰峰值；

21、對結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行識別得到應(yīng)力幅值、循環(huán)總損傷和結(jié)構(gòu)應(yīng)力值，對設(shè)備的結(jié)構(gòu)應(yīng)力值進(jìn)行識別得到應(yīng)力集中區(qū)域，獲取應(yīng)力集中區(qū)域的最大應(yīng)力，并且獲取集中應(yīng)力區(qū)域的平均應(yīng)力，將最大應(yīng)力值與平均應(yīng)力作比得到應(yīng)力集中系數(shù)。

22、將頻率比值、加速度有效值、位移峰峰值、應(yīng)力幅值、循環(huán)總損傷和應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行歸一化處理并取其數(shù)值，并且將頻率比值、加速度有效值、位移峰峰值和應(yīng)力集中系數(shù)分別記為pl、js、my、ys；利用雙曲函數(shù)與對數(shù)復(fù)合模型對頻率比值、加速度有效值、位移峰峰值、應(yīng)力幅值、循環(huán)總損傷和應(yīng)力集中系數(shù)歸一化后的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算得到綜合狀態(tài)值sc；其中，η指代各個(gè)變量即η＝并且將各個(gè)變量進(jìn)行編號得到變量編號i，ηi表示為變量編號為i的變量的歸一化數(shù)值；獲取預(yù)先設(shè)計(jì)給出的多個(gè)狀態(tài)值區(qū)間[0，sc1]、[sc1，sc2]、[sc2，scmax]，其中，sc1、sc2、scmax均為預(yù)先設(shè)定的分級狀態(tài)閾值，且sc1＜sc2＜scmax；將當(dāng)前變電站的綜合狀態(tài)值與各狀態(tài)值區(qū)間進(jìn)行匹配得到對應(yīng)的阻尼需求信息，當(dāng)sc∈[0，sc1]時(shí)，生成對應(yīng)的阻尼需求信息為阻尼需求低；當(dāng)sc∈[sc1，sc2]時(shí)，生成對應(yīng)的阻尼需求信息為中等阻尼需求；當(dāng)sc∈[0，sc1]時(shí)，生成對應(yīng)的阻尼需求信息為阻尼需求高；

23、根據(jù)阻尼性能數(shù)據(jù)得到抗震模塊的阻尼輸出負(fù)載值，將阻尼輸出負(fù)載值與抗震模塊的阻尼輸出最大負(fù)載值進(jìn)行比值計(jì)算得到負(fù)載比值，根據(jù)阻尼需求信息對應(yīng)的狀態(tài)值區(qū)間將負(fù)載比值設(shè)定對應(yīng)的阻尼負(fù)載區(qū)間，根據(jù)當(dāng)前變電站對應(yīng)的阻尼需求信息獲取對應(yīng)的需求阻尼負(fù)載區(qū)間，將當(dāng)前抗震模塊的實(shí)時(shí)負(fù)載比值與需求阻尼負(fù)載區(qū)間進(jìn)行匹配得到對應(yīng)的阻尼負(fù)載差值，根據(jù)阻尼負(fù)載差值得到對應(yīng)的減震裝置調(diào)節(jié)指令。

24、當(dāng)主動(dòng)抗震信號對應(yīng)的觸發(fā)等級為四級時(shí)，生成緊急信號；

25、將減震裝置預(yù)調(diào)節(jié)指令、減震裝置調(diào)節(jié)指令和緊急信號作為對應(yīng)的主動(dòng)抗震預(yù)案。

26、動(dòng)態(tài)負(fù)荷優(yōu)化模塊，用于接收數(shù)據(jù)鏈接模塊傳輸?shù)墓?jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)，對節(jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分析得到動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令，并且將動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令輸送至執(zhí)行聯(lián)動(dòng)層

27、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對節(jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分析，其具體為：

28、根據(jù)節(jié)能和優(yōu)化數(shù)據(jù)得到負(fù)荷數(shù)據(jù)和電價(jià)數(shù)據(jù)；基于負(fù)荷數(shù)據(jù)和電價(jià)數(shù)據(jù)得到當(dāng)前變電站的電價(jià)波動(dòng)曲線和負(fù)荷曲線，基于電價(jià)波動(dòng)曲線波動(dòng)范圍的電價(jià)最高值和電價(jià)最低值分別設(shè)定對應(yīng)的高位電價(jià)趨近線和低位電價(jià)趨近線；取當(dāng)前時(shí)刻對應(yīng)的電價(jià)值，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電價(jià)值分別與兩個(gè)電價(jià)趨近線的距離值得到高位電價(jià)趨近值和低位趨近值，通過比較器將高位電價(jià)趨近值和低位電價(jià)趨近值進(jìn)行作比得到高低位電價(jià)趨向比例；

29、同理，基于負(fù)荷曲線波動(dòng)范圍的負(fù)荷最高值和負(fù)荷最低值分別設(shè)定對應(yīng)的高位負(fù)荷趨近線和低位負(fù)荷趨近線；當(dāng)前時(shí)刻對應(yīng)的負(fù)荷值對應(yīng)的高位負(fù)荷趨近值和低位趨近值，并且得到高位負(fù)荷趨近值和低位負(fù)荷趨近值對應(yīng)的高低位負(fù)荷趨向比例；

30、獲取同一時(shí)刻的高低位電價(jià)趨向比例和高低位負(fù)荷趨向比例并進(jìn)行綜合計(jì)算得到電價(jià)-負(fù)荷綜合比例，對電價(jià)-負(fù)荷綜合比例進(jìn)行識別，并且根據(jù)高位比例的占比進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)，當(dāng)高位比例的占比越小對應(yīng)的動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令為變電站負(fù)荷輸出越大；反之，低位比例的占比越小對應(yīng)的動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令為變電站負(fù)荷輸出越小。

31、執(zhí)行聯(lián)動(dòng)層，用于接收主動(dòng)抗震預(yù)案、動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令和環(huán)境數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的執(zhí)行操作；具體為：基于主動(dòng)抗震預(yù)案進(jìn)行減震裝置預(yù)調(diào)節(jié)、減震裝置調(diào)節(jié)，具體執(zhí)行為控制主動(dòng)抗震模塊的阻尼輸出性能，當(dāng)監(jiān)測到緊急信號時(shí)進(jìn)行緊急斷電處理；根據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)指令對變電站的負(fù)荷輸出進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；基于環(huán)境信息的溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度高于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，下達(dá)散熱指令，電動(dòng)風(fēng)泵接收散熱指令進(jìn)行工作，將外界冷空氣由過濾風(fēng)嘴過濾后泵入到分流風(fēng)管內(nèi)，冷空氣由分流風(fēng)管進(jìn)行分流進(jìn)入各個(gè)換熱管內(nèi)，換熱管內(nèi)的冷空氣通過換熱管的高導(dǎo)熱性進(jìn)行換熱，并將熱空氣經(jīng)過排風(fēng)管的匯集并從各個(gè)防塵排風(fēng)口排出實(shí)現(xiàn)散熱功能。

32、數(shù)據(jù)鏈接模塊，用于接收數(shù)據(jù)采集層的抗震數(shù)據(jù)、節(jié)能優(yōu)化數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)以及主動(dòng)抗震預(yù)案、動(dòng)態(tài)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令，并將接收的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中；同時(shí)，對采集的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行識別輸送至對應(yīng)的模塊。

33、本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：

34、1、本發(fā)明通過振動(dòng)特征與結(jié)構(gòu)損傷雙維度分級機(jī)制，實(shí)時(shí)融合振動(dòng)加速度均值、應(yīng)力循環(huán)損傷占比等多源數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)判定觸發(fā)等級?；谝簤鹤枘峤M件與橡膠隔震層的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從預(yù)啟動(dòng)調(diào)節(jié)到緊急斷電的全流程主動(dòng)控制，突破傳統(tǒng)變電站僅能被動(dòng)預(yù)警的局限。

35、2、本發(fā)明通過依托電價(jià)波動(dòng)曲線與負(fù)荷曲線的實(shí)時(shí)分析，構(gòu)建高低位趨向比例模型，動(dòng)態(tài)調(diào)整變電站負(fù)荷輸出策略。通過匹配實(shí)時(shí)電價(jià)與負(fù)荷需求，實(shí)現(xiàn)低谷時(shí)段滿功率運(yùn)行、高峰時(shí)段儲能補(bǔ)充的經(jīng)濟(jì)模式，解決傳統(tǒng)策略未結(jié)合市場電價(jià)的缺陷。